(57)【要約】      （修正有）【課題】金型、ホットランナに適合可能な制御システムを提供する。【解決手段】金型高温半部１０６及び金型低温半部を含む、機械プラテン１０４に取り付けられた射出成形金型と、前記射出成形金型１０６のプロセス条件を変化させるため、前記射出成形金型に連結された少なくとも一つの制御可能な装置１０９と、前記プロセス条件の値を報告する、前記射出成形金型１０６に連結された少なくとも一つのセンサ１１０と、前記機械プラテン１０４に取り付けられた、前記少なくとも一つのセンサ１１０及び前記少なくとも一つの制御可能な装置１０９と通信する、前記少なくとも一つのセンサ１１０から出力を集め、前記センサ出力を演算処理し、そして前記少なくとも一つの制御可能な装置１０９に制御信号を提供する少なくとも一つの制御モジュール２１６とを含む、射出成形機。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型高温半部（１０６）及び金型低温半部（２３４）を含む、機械プラテン（１０４）に取り付けられた射出成形金型と、
前記射出成形金型（１０６）のプロセス条件を変化させるため、前記射出成形金型に連結された少なくとも一つの制御可能な装置（１０９）と、
前記プロセス条件の値を報告する、前記射出成形金型（１０６）に連結された少なくとも一つのセンサ（１１０）と、
前記機械プラテン（１０４）に取り付けられた、前記少なくとも一つのセンサ（１１０）及び前記少なくとも一つの制御可能な装置（１０９）と通信する、前記少なくとも一つのセンサ（１１０）から出力を集め、前記センサ出力を演算処理し、そして前記少なくとも一つの制御可能な装置（１０９）に制御信号を提供する少なくとも一つの制御モジュール（２１６）とを含む、射出成形機。
【請求項２】
前記制御モジュール（２１６）は機械プレートコネクタ（２１８）を介して前記機械プラテン（１０４）に連結されている、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記少なくとも一つのセンサ（１１０）と前記制御モジュール（２１６）との間をリンクする、前記金型高温半部に連結された金型プレートコネクタ（２２０）を更に含む、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記制御モジュール（２１６）を前記機械プラテン（１０４）に連結するための機械プレートコネクタ（２１８）と、
前記少なくとも一つのセンサ（１１０）と前記制御モジュール（２１６）との間をリンクする、前記金型高温半部に連結された金型プレートコネクタ（２２０）とを更に含み、
前記機械プレートコネクタ（２１８）は金型ケーブル（２５０）に連結されており、この金型ケーブルは、前記金型プレートコネクタ（２２０）に連結された機械ケーブル（２５８）と通信する、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項５】
前記金型ケーブル（２５０）と前記機械ケーブル（２５８）との間にアダプタ（２５６）が設けられており、このアダプタ（２５６）は、複数の様々な射出成形金型に適合するため、取り外し自在であり且つ相互交換自在である、請求項４に記載の射出成形機。
【請求項６】
前記制御可能な装置はヒーターである、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項７】
前記制御可能な装置はバルブピンである、請求項１に記載の射出成形機。
【請求項８】
前記少なくとも一つのセンサは熱電対である、請求項１に記載の射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として、射出成形システム制御装置に関し、更に詳細には、金型及びホットランナー制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形システムは、何らかの種類のプラスチック又は樹脂、及び金属及び粉体等の他の材料でできた物品の形成のために使用される。代表的には、射出成形システムは、押出機と、タイバーによって連結された機械プラテンと、機械ベースとを含む射出成形機を含む。機械プラテンは、金型キャビティ及び金型コアを含む金型プレートを固定するのに使用される。各金型は、代表的には、二つの部品即ち低温半部及び高温半部を有する。射出成形プロセス中、低温半部が高温半部とかみ合って適当な形状を形成する。高温半部は、マニホールドを有するホットランナーシステムと、溶融体の流れが一つ又は幾つかの金型ゲートを通って金型キャビティまで通過する流れ通路を有する一つ又は幾つかのホットランナーノズルとを含む。最適な型成形を行うため、溶融体の流れの温度や圧力等の作動プロセスパラメータは、非常に狭い範囲内になければならない。この理由のため、金型の低温半部及び高温半部は、代表的には、溶融体のこのような物理的性質を監視するためのセンサを含む。例えば、高温半部は、代表的には、例えば溶融体の流路に沿った位置等の様々な位置での温度を監視するための適切に位置決めされた熱電対を含む。
【０００３】
射出成形システムは、代表的には、射出成形機内の、場合によっては金型内の温度や圧力といった最も重要なプロセス条件を監視し調節するための少なくとも一つの機械制御装置を含む。幾つかの場合では、機械制御装置の他に、別のホットランナー又は金型制御装置が必要とされる。ホットランナー制御装置は、代表的には、射出成形機によって機械ショップフロアに配置され、センサから、金型及び制御装置とリンクしたケーブルを介して情報を受け取る。プロセス中に射出成形システム内の溶融体の特徴を更に良好に制御するため、代表的な射出成形システムでは、各金型キャビティ内で最適な型成形を行うために監視及び調節を別々に行う必要がある多くのゾーンがある。従って、代表的な射出成形システムの各ゾーンには、それ自体が自動的に調節する閉ループ制御装置が設けられる。
【０００４】
射出成形システムは、金型内のプロセス条件を監視し調節するためにマイクロプロセッサを含む制御装置を使用する。制御装置は、代表的には、金型の高温半部内の適切な位置に配置されたセンサの出力に対し、必要とされるように制御信号によってプロセス条件を変化させることができる射出成形システム内の装置に制御信号を送出することによって応答する。例えば、金型の特定のゾーンの温度が低過ぎると金型内のセンサが報告した場合には、制御装置は、制御信号を加熱装置に送出することによって応答し、加熱装置が温度をそのゾーンについて適切なレベルまで上昇させる。
【０００５】
代表的な射出成形制御システムでは、金型センサは、金型のプロセス条件を報告するときに制御装置に信号を提供する。これらの信号は、各センサから制御装置に導線を通して通信され、キャビティの数が３２個、６４個又は９６個の射出成形システムでは、数百もの導線が必要とされる。代表的な射出成形システムでは、制御装置は、代表的には、その大きさが大きいので、金型から所定距離だけ離して設置される。導線を射出成形金型から制御装置まで延ばすのに必要なケーブルの数及び大きさは、ケーブルをフロアに沿って、又はフロアの下を、又はフロアの上で延ばす必要があるという点で煩わしく、機械に対するアクセスの問題が生じ、不便である。
【０００６】
代表的な射出成形システムの制御装置は、代表的にはその大きさが大きいということの他に、射出成形プロセスと通常関連した高温下から制御装置を保護するため、金型から所定距離だけ離して設定される。射出成形プロセスにより発生した熱は、制御モジュールが射出成形装置自体に取り付けられている場合には、恐らくは、制御装置内の電子装置の性能及び作動に悪影響を及ぼす。金型に取り付けられた周知の制御装置は、このような悪影響を回避するため、冷却機構を必要とする。更に、これらの制御装置は、特定の金型及びホットランナーシステムに対して専用であり、注文製作され、そのため金型及びホットランナーシステムとともに機械から機械へと移動する。新たな物品の射出成形に使用される新たな金型及び新たなホットランナーシステムは、時間の大部分が新たに注文製作される制御装置のために必要とされる。更に、代表的な射出成形システムでは、制御装置及び注文製作のホットランナーシステムは適合的でなければならず、そして適合的な連結部を備えていなければならない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの特徴では、射出成形機において、金型高温半部及び金型低温半部を含む、機械プラテンに取り付けられた射出成形金型と、この射出成形金型のプロセス条件を変化させるため、射出成形金型に連結された少なくとも一つの制御可能な装置と、プロセス条件の値を報告する、射出成形金型に連結された少なくとも一つのセンサと、機械プラテンに取り付けられた、少なくとも一つのセンサ及び少なくとも一つの制御可能な装置と通信する、少なくとも一つのセンサから出力を集め、センサ出力を演算処理し、そして少なくとも一つの制御可能な装置に制御信号を提供する少なくとも一つの制御モジュールとを含む、射出成形機が提供される。
【０００８】
本明細書に組み込んだ、本明細書の部分を形成する添付図面は、本発明を例示し、以下の説明とともに、本発明の原理を説明する上で及び当業者が本発明を製作し使用することができるようにするのに役立つ。
【０００９】
本発明の特徴及び利点は、同様の参照符号が対応する要素に対して全体に亘って付してある添付図面と関連して以下の詳細な説明を読むことにより、更に明らかになるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１及び図２Ａを参照すると、射出成形機１００が概略的に示してある。射出成形機１００は機械ベース１０２に取り付けられた定置機械プラテン１０４及び射出成形金型を含む。射出成形金型は、機械プラテン１０４に取り外し自在に連結された金型高温半部１０６及び金型低温半部２３４を含む。これを図２Ｂに示す。金型低温半部２３４は、金型高温半部１０６とかみ合うため、機械タイバー１０８に沿って摺動自在である。図２Ａに示すように、金型高温半部１０６は、マニホールド１１１に連結された少なくとも一つのホットランナーノズル１０７を含む。マニホールド１１１は、型成形可能な材料の溶融流を供給源（図示せず）から受け取り、溶融流をノズル１０７を通して金型キャビティ１１３に送出する。金型キャビティ１１３は、金型高温半部１０６と金型低温半部２３４との間に形成される。
【００１１】
ノズル１０７はヒーター１０９Ａによって加熱される。ノズル１０７の温度計測値を提供するため、熱電対１１０Ａがノズル１０７に連結されている。例えば圧力等のプロセス状態を監視するため、他のセンサ１１０が金型高温半部に設けられていてもよいということは当業者には理解されよう。
【００１２】
制御モジュール２１６が定置機械プラテン１０４に機械プレートコネクタ２１８を介して取り付けられている。制御モジュール２１６を定置プラテン１０４の外側に取り付ける代わりに、定置機械プラテン１０４内に取り付けてもよい。少なくとも一つのケーブル２２２により機械プレートコネクタ２１８が金型プレートコネクタ２２０にリンクする。ケーブル２２２は、信号を制御モジュール２１６に向かって搬送するための少なくとも一つの導線、及び信号を制御モジュール２１６から送出するための少なくとも一つの導線を含む。詳細には、一実施の形態では、監視される各ゾーンに二つの導線が使用され、一本の導線がセンサ出力信号を制御モジュール２１６に搬送し、一本の導線が電力信号を制御モジュール２１６からヒーター等の制御可能な装置１０９に搬送する。信号の搬送は、光ファイバ技術又は当業者に周知の他の技術を使用して行うことができる。
【００１３】
金型プレートコネクタ２２０は射出成形金型の金型高温半部１０６に連結されており、詳細には、金型高温半部１０６内の熱電対１１０Ａ等のセンサ１１０に連結されている。コネクタ２１８、２２０及びケーブル２２２は、定置機械プラテン１０４内に収容されていてもよいし、その外側に設けられていてもよい。定置機械プラテン１０４上での制御モジュール２１６の位置は、作業空間内のケーブルの束が必要でなく射出成形プロセス中に発生する熱が制御モジュール２１６の作動に悪影響を及ぼさないような位置である。
【００１４】
機械プレートコネクタ２１８は、全体として電気接続ボックスであり、これを通してケーブル２２２の一端が制御モジュール２１６に接続される。一実施の形態では、図３に示すように、制御モジュール２１６と機械プレートコネクタ２１８との間の接続は、プラグコネクタ３６０を介して行われる。このようなコネクタを使用することにより、制御モジュールの取り外し及び交換が手早く確実に行われる。当業者には明らかなように、別の種類のコネクタを使用してもよい。
【００１５】
図１を再度参照すると、様々な製造者が製造している種類の異なる射出成形金型と適合させるため、ケーブル２２２及び金型プレートコネクタ２２０を別のケーブル２２２及び金型プレートコネクタ２２０と交換してもよい。これにより、様々な製造者が製造している射出成形金型で、同じ制御モジュール２１６を、金型の製造者に拘わらず使用することができる。これにより、制御モジュールの融通性が高まり、射出成形機の交換を更に効率的に且つ短時間で行うことができる。制御モジュール２１６及び機械プレートコネクタ２１８の使用及び配置におけるこの融通性により、制御モジュール２１６を別の機械に迅速に且つ容易に移動することができる。更に、制御モジュール２１６を取り外し、射出成形金型が機械に取り付けられていない場合にこの射出成形金型の試験に使用してもよい。
【００１６】
制御モジュール２１６には、３相２２０Ｖの交流電源が電源２２８から供給される。電源２２８は、射出成形機１００に配置されているか或いは機械１００から離れた床に配置されている。電源２２８からの電力は、電力ケーブル２３０を介して制御モジュール２１６に送出される。
【００１７】
制御モジュール２１６は、センサ１１０が提供する信号を監視し、これに応答するように機能する。例えば、センサ１１０が温度を検出するための熱電対であるような実施の形態では、センサ１１０は温度データの出力信号をケーブル２２２内の導線を介して制御モジュール２１６に送出する。制御モジュール２１６はセンサ出力信号を受け取り、これを演算処理する。温度を高める必要がある場合には、制御モジュール２１６は制御信号をケーブル２２２内の導線を介して送出し、更に大きな電力を制御可能な装置１０９、この場合にはヒーターに提供する。温度を下げる必要がある場合には、制御モジュール２１６は、制御信号をケーブル２２２内の導線を介して送出し、制御可能な装置１０９に提供される電力を少なくする。
【００１８】
図２Ｂを参照すると、この図には射出成形機１００が詳細に示してある。図示のように、機械射出ユニット２３２は、定置機械プラテン１０４と連通しており、溶融流れをこのプラテン内に送出する。更に、金型低温半部２３４が可動機械プラテン２３６に取り付けられている。作動時には、可動機械プラテン２３６は、金型高温半部１０６を金型低温半部２３４とかみ合わせて射出成形金型を完成するため、ストロークシリンダ２４２によってタイバー１０８に沿って移動することができる。クランプシリンダ２４４は、固定クランププラテン２３８に取り付けられたクランプコラム２４０を含む。クランプコラム２４０は、可動機械プラテン２３６及び金型低温半部２３４を定置の金型高温半部１０６に向かって移動させ、金型低温半部２３４及び金型高温半部１０６を、ひとたびかみ合わせた後、射出プロセス中に離れないように衝合状態に維持する。
【００１９】
図２Ｃを参照すると、以上に説明したように監視を行う様々なセンサ１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃが示してある。これらのセンサには、温度センサ１１０Ａ、圧力センサ１１０Ｂ、及びバルブピン位置センサ１１０Ｃが含まれるが、これらに限定されない。制御可能な装置１０９は、ヒーター１０９Ａ及びバルブピン１０９Ｃを含む。
【００２０】
図２Ａに示すケーブル２２２は、一実施の形態で二つのゾーンについて詳細に示してある。代表的な射出成形機は、多くのゾーンを含むが、簡略化を図るため、ここにこれらのゾーンのうちの二つを示す。各ゾーンは、金型ケーブル２５０Ａ、２５０Ｂを含み、これらのケーブルは、金型プレートコネクタ２２０、注文製作の金型コネクタ２５２Ａ、２５２Ｂ、及びホットランナーコネクタ２５４Ａ、２５４Ｂに接続されている。これらのホットランナーコネクタ２５４Ａ、２５４Ｂ用のアダプタ２５６及び機械ケーブル２５８が、ランナーコネクタ２５４Ａ、２５４Ｂを機械プレートコネクタ２１８にリンクし、これらのコネクタが制御モジュール２１６に接続される。アダプタ２５６により制御モジュールを様々な製造者の射出成形機とリンクさせることができる。
【００２１】
射出成形機１００の一実施の形態によれば、図１に示すディスプレイインタフェースモジュール（ＤＩＭ）２２６が設けられる。このＤＩＭ２２６には三つの主要な機能がある。図４のブロック図を参照すると、ＤＩＭ２２６の一つの機能は、制御モジュール２１６からの演算処理されたセンサ出力データ信号４８０を受け取り、このデータをＤＩＭ制御ユニット４８４内に配置されたメモリー４８８に記憶し、使用者に対してデータ４８０をスクリーン４８６上に表示する機能である。ＤＩＭ２２６の第２の機能は、使用者が入力した例えば温度設定点データ又は圧力設定点データ等の設定点データを受け取り、使用者が入力した設定点データをＤＩＭ制御ユニット４８４内に配置されたメモリー４８８に記憶し、使用者が入力した設定点データ４８２を制御モジュール２１６に提供する機能である。ＤＩＭ２２６と制御モジュール２１６との間の信号４８０、４８２を含む通信は、シリアル通信インターフェース等の通信インターフェースを通して行われる。これらの通信は、プロセスデータケーブル内の導線によって、又は無線手段を介して、又は一般的に使用されている即ち当業者に周知の他の通信手段によって担持される。例えば、ＤＩＭ２２６と制御モジュール２１６との間の通信は、図１に示すように、制御モジュール２１６内のトランシーバー２１７及びＤＩＭ２２６内のトランシーバー２２７を介して行われてもよい。ＤＩＭ２２６と制御モジュール２１６との間で通信を行うための通信キャリヤの全体に参照番号２２４が付してある。ＤＩＭ２２６の第３の機能は、制御モジュール２１６への電力を切り換えることである。
【００２２】
ＤＩＭ２２６内のメモリー４８８は、センサ１１０から集められた経歴情報、並びに使用者が入力した設定点データ４８２の両方を記憶でき、これは金型高温半部１０６内のプロセス条件の所望の値を表す。ＤＩＭ２２６は、更に、射出成形システム内に監視の目的で取り付けることができるカメラから集められたデジタルデータ又は画像データを記憶するためのメモリー４８８等のメモリーを含んでもよい。ＤＩＭ２２６は持ち運びが容易であり、他の射出成形機との相互交換を行うことができる。例えば、ＤＩＭ２２６を射出成形システムから離して設置することができ、又は射出成形システムにしっかりと取り付けることができ、又は例えば磁石やスイングアーム（図示せず）を使用して射出成形機の任意の便利な位置に取り付けることができる。ＤＩＭ２２６をそのメモリーとともに持ち運ぶことができるため、使用者が入力した設定点データを他の射出成形システムで製造設定内で直ちに使用することができる。
【００２３】
図５は、全体に参照番号５００を付した射出成形機１００の制御システムの作動方法を示す。図示されているように、工程５０４では、射出成形金型内のセンサによって射出成形金型のプロセス条件を報告する。工程５０６では、以上に説明したような制御モジュールがセンサ出力を集める。工程５０８では、制御モジュールがセンサ出力を演算処理する。工程５１０では、制御モジュールとＤＩＭとの間で通信を交換する。通信工程５１０を図６に更に詳細に示す。工程５１２では、制御モジュールがセンサ出力又は使用者が入力した設定点データに応じて制御信号を発生する。工程５１４では、制御信号に応じてプロセス条件を変化させることができる制御可能な装置に制御信号を送出する。工程５１６では、この方法が工程５０２に戻って繰り返される。制御信号は金型高温半部１０６内の制御可能な装置によってのみ使用されるものであってはならない。本発明の別の実施の形態では、制御信号は別の機械制御装置（図示せず）にも送出される。これは、この機械でも使用されるパラメータを調節するためである。機械制御装置は、射出成形システム機械の主制御装置である。
【００２４】
図６を参照すると、方法５００の工程５１０が更に詳細に示してある。工程５１０は工程６０２で開始し、直ちに工程６０４に移行する。工程６０４では、制御モジュールは、演算処理したセンサ出力をＤＩＭに提供する。工程６０６では、演算処理したセンサ出力をＤＩＭのメモリーに記憶する。工程６０８では、演算処理したセンサ出力をＤＩＭのところにいる使用者に表示する。工程６１０では、ＤＩＭは、制御可能な装置と関連した使用者が入力した設定点データを受け入れることができる。工程６１２では、使用者が入力した設定点データをＤＩＭのメモリーに記憶する。工程６１４では、ＤＩＭは使用者が入力した設定点データを制御モジュールに提供する。工程６１６では、この方法が図５の工程５１２に移行する。本発明の別の実施の形態によれば、プロセスセンサ（図示せず）は、金型コアクーラントの温度、ヒーター又は金型キャリヤの圧力等の様々なプロセス条件を監視するために金型低温半部２３４に配置されている。金型低温半部２３４に配置されたセンサ１１０と制御モジュール２１６との間の導線は、金型の開放中に物理的に係合解除されるスナップインコネクタ又は他の電気接点を含む。
【００２５】
以上、本発明の特定の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態は単なる例示であって限定ではないということは理解されるべきである。添付の特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細に対して様々な変更を行うことができるということは当業者には理解されよう。かくして、本発明の範囲は、上述した例示の実施の形態のうちの任意の実施の形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲及びその等価物のみに従って定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態による射出成形機の一部の側面図である。
【図２Ａ】図１の部分Ａの詳細図である。
【図２Ｂ】図１の射出成形機の拡大図である。
【図２Ｃ】図２Ｂの射出成形機を示す詳細図である。
【図３】本発明の一実施の形態による、制御モジュールの第１コネクタへの接続状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるディスプレイインタフェースモジュールの機能ブロック図である。
【図５】本発明による射出成形制御システム方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明による射出成形制御システム方法の工程５１０を更に詳細に示すフローチャートである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005007884.tif 000009
【図６】
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【外国語明細書】
2005007884000001.pdf